全超导托卡马克
核聚变实验装置（3）
胡经国
（续前）
六、EAST研究成果
1、HT-7装置
HT-7装置于1995年投入运行，经过多方面的改进和完善，其运行的整体性能和水平有了很大的提高。13年来，物理实验不断取得重大进展和突破，获得了一系列国际先进或独具特色的成果。
在中心等离子体密度大于2.2×1019/m3条件下，最高电子温度超过5000万摄氏度，获得可重复长于60秒（最长达到63.95秒）、中心电子温度接近500万度、中心密度大于0.8×1019/m3的非感应全波驱动的高温等离子体；成功地实现了306秒的稳态等离子体放电，等离子体电流为60kA，中心电子密度0.8×1019/m3，中心电子温度约为1000万摄氏度。2008年春季，HT-7超导托卡马克物理实验再次创下新纪录：连续重复实现了长达400秒的等离子体放电，电子温度为1200万摄氏度，中心密度为0.5×1019/m3。这是目前国际同类装置中时间最长的高温等离子体放电。
同时，还在HT-7上开展了“石墨限制器”条件下的运行模式、等离子体物理特性和波加热、波驱动高参数等离子体物理特性以及高参数、长脉冲运行模式等世界核聚变前沿课题的研究，出色完成了国家“863”计划和中科院重大课题研究任务。HT-7实验的成功使中国“磁约束核聚变”研究进入了世界先进行列，也使HT-7成为世界上（EAST建成之前的）第二个全面开放的、可进行高参数稳态条件下等离子体物理研究的公共实验平台。
2、EAST装置
EAST在2007年1-2月的第二轮“等离子体放电”实验中，获得了稳定、可控具有大拉长比的偏滤器位形等离子体放电，最大等离子体电流达0.5MA，在0.2MA等离子体电流下最长放电时间达9秒，并且成功完成了磁体、低温、总控和保护、等离子体控制等多项重要工程测试和物理实验。
2010年12月，EAST装置实现了100秒、1500万摄氏度偏滤器长脉冲等离子体放电，最高等离子体平均电流达到1兆安。
2012年，EAST装置打破世界纪录，获得了超过400秒的2000万摄氏度高参数偏滤器等离子体。
2016年2月，EAST物理实验获重大突破，成功实现了电子温度超过5000万摄氏度、持续时间达102秒的“超高温长脉冲等离子体放电”。这也是截至2016年2月，在国际托卡马克实验装置上电子温度达到5000万摄氏度持续时间最长的等离子体放电。这标志着中国在稳态磁约束核聚变研究方面继续走在国际前列。
2017年，创纪录地实现了稳定的时长达101.2秒的稳态长脉冲高约束等离子体运行。
2018年11月12日，从中科院合肥物质科学研究院获悉，EAST近期实现了1亿摄氏度等离子体运行等多项重大突破，获得的实验参数接近未来核聚变堆稳态运行模式所需要的物理条件，朝着未来核聚变堆实验运行迈出了关键的一步。
2021年5月28日，中科院合肥物质科学研究院的EAST创造了新的世界纪录，成功地实现了可重复的1.2亿摄氏度、101秒和1.6亿摄氏度、20秒等离子体运行，将1亿摄氏度、20秒的原来纪录延长了5倍。科研人员称，该新纪录进一步证明，核聚变能源的可行性，也为迈向商用奠定了物理和工程基础。
2021年12月，EAST一度开机运行。
2021年12月30日晚，有“人造太阳”之称的EAST实现了时长达1056秒的长脉冲高参数等离子体运行。这是目前世界上托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。EAST拥有类似太阳的核聚变反应机制，用来探索核聚变能源应用。
2023年1月7日，中科院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所核聚变大科学团队，利用EAST发现并且证明了一种新的高能量约束模式，对国际热核聚变实验堆和未来核聚变堆运行具有重要意义。国际学术期刊《科学·进展》发表了该研究成果。
2025年1月20日，EAST在安徽合肥创造了新世界纪录，首次完成1亿摄氏度、1000秒“高质量燃烧”。
七、未来发展规划
1、发展目标
通过15年（2006-2020年）的努力，使EAST成为中国磁约束核聚变能研究发展战略体系中最重要的知识源头，使中国核聚变能开发技术水平进入世界先进行列。同时，积极参与国际合作，消化、吸收、掌握核聚变堆关键科学与技术，锻炼队伍，培养人才，储备技术，使得中国有能力独立设计和建设（或参与国际合作）核聚变能示范堆。
HT-7装置是国际上正在运行的（EAST投入正式运行之前）第二大超导托卡马克装置，配合EAST的科学目标开展高温等离子体的稳态运行技术和相关物理问题的研究，其稳态高参数等离子体物理实验结果和工程技术发展对EAST最终科学目标的实现和国际核聚变研究都具有重要的直接意义。
2、科研实施三个阶段
EAST的科学研究分以下三个阶段实施：
第一阶段（3-5年）：长脉冲实验平台的建设；
第二阶段（约5年）：实现其科学目标，为ITER先进运行模式奠定基础；
第三阶段（约5年）：长脉冲近堆芯下的实验研究。
EAST将对国内外核聚变同行全面开放，结合国内外核聚变的科学、技术和人才优势，开展磁约束核聚变的科学和技术研究，培养国内磁约束核聚变人才，为中国核聚变能的发展奠定坚实的基础。
2025年4月24日编写、修改于重庆
3
|
|
